Техника - молодёжи 2011-09, страница 10
xxi — век нано Настольный ускоритель от ФИАНа Исследования, проводимые в ФИАН группой под руководством главного научного сотрудника Отдела лазерного термоядерного синтеза д.ф.-м.н. Валерия Быченкова, связаны с созданием лазерных источников высокоэнергетических электронов и ионов. ОМ 0,02 Произвольные единицы Е.МзВ Нано для пахаря 100 200 300 Спектр протонов из плазмы, содержащей ионы алюминия и протоны. Хорошо виден пик, характеризующий малый разброс энергий частиц пучка Лазерный импульс Ускоренные ионы э Горячие злектроны' + W» + + + } * *£ + ^ Варьируя параметры мощных ульта-коротких лазерных импульсов, учёные добились очень высоких результатов: получены направленные пучки ионов с энергией около 60 МэВ/нуклон и электронов с энергией, превышающей 1 ГэВ. При этом пучки высококонтрастны, то есть разброс энергии частиц в них весьма мал. Всё это открывает перспективы практического использования исследований: на их базе могут быть, например, созданы новые технологии для ионной радиографии и протонной терапии онкологических заболеваний. В экспериментах, проведённых ВНИИ технической физики (г. Сне-жинск), ФИАНом и университетом штата Мичиган (США), получен рекордный уровень энергий — 1,5 ГэВ, при длине ускорения чуть больше сантиметра. Для сравнения: для того чтобы получить такую энергию, обычный линейный ускоритель должен иметь длину более Взаимодействие лазерного импульса с ультратонкой фольгой 100 м... Одна из идей, родившихся в процессе исследований, связана с использованием мощных фемто-секундных лазеров для моделирования некоторых астрофизических явлений в лабораторных условиях. Похоже, с их помощью можно проверить существование предсказываемых механизмов развития космических гамма-всплесков — самых ярких электромагнитных явлений, происходящих во Вселенной. Особый интерес заключается в том, что подобные установки чрезвычайно компактны — о длине ускорения мы уже сказали, — так что могут быть смонтированы на лабораторном столе. Их уже назвали «настольными лазерами» (tabletop lasers;), и они обещают открыть для человечества сферы исследований, провести которые в стенах лаборатории раньше считалось попросту невозможным. 1 Горячие электроны — электроны, энергетическое распределение которых заметно отличается (в сторону больших энергий) от равновесного распределения. — Прим. ред. В сельском хозяйстве Германии ежегодно расходуется порядка миллиарда литров топлива. Причём на собственно целевые операции — изменение структуры почвы, формирование нужного рельефа поля и пр. — идёт только половина этого количества. Остальное расходуется вынужденно — для преодоления сопротивления почвы при контакте её с рабочим органом сельскохозяйственного агрегата. Как же могут тут помочь нанотехнологии? Участники проекта Rem Bob (Фраун-гоферовский институа механики материалов) создали оболочку для сель-хозорудий на основе алмазо1 юдобного углерода (АПП, или, по-английски, DLC). Для такого покрытия характерны малые значения коэффициента трения, поэтому трактору становится легче тянуть плуг или борону. Отсюда — экономия горючего, которая, по расчётам, сделанным на основе экспериментов, может достигать 30%. Уменьшение трения даёт е!цё и «бонус»: обработанная почва становится менее плотной — ведь более «скользкое» орудие меньше на неё давит. Это, как известно, благотворно сказывается на урожае. АПП решают и другую проблему. Рабочие органы сельскохозяйственных машин подвержены очень серьёзному износу. Так, зубцы бороны за сезон теряют около половины своего веса, и ни высококачественные стальные сплавы, ни традиционные способы защиты металла почти не помогают. А вот АПП — помогают, потому что они по износоустойчивости сопоставимы с алмазом. Однако, как всегда, у медали имеются две стороны. АПП открывают такие возможности по интенсификации режимов обработки почвы, что не выдерживает стальная основа орудия, она 8 техника—молодёжи || #936 1| сентябрь 2011 |
